摘 要：多波長鎖模
激光器為波分復(fù)用（WDM）
光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供了
光學(xué)梳狀濾波功能,其信道間的間隙距離范圍寬達(dá)100～3.125GHz,從而大大減少了網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中過去對
半導(dǎo)體激光器的大量需求,進(jìn)一步簡化了現(xiàn)有WDM光纖通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性,擴(kuò)大了應(yīng)用范圍,降低了系統(tǒng)應(yīng)用的成本,提高了系統(tǒng)的可靠性。
s9;6&{@%wO xzm]v9k& 前言
6<._^hy q 4hL%J=0: ---目前廣泛使用的光纖通信系統(tǒng),包括都市網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和使用光纖傳輸信號的各種設(shè)備系統(tǒng)等都需要使用大量的半導(dǎo)體分布反饋激光器作發(fā)射
光源,這增加了網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。隨著都市光纖通信網(wǎng)絡(luò)、各種局域網(wǎng)和光纖信號傳輸設(shè)備儀器的廣泛使用,這一問題就更加明顯。模式鎖定激光器是時(shí)域應(yīng)用方面產(chǎn)生短脈沖的工具,包括要求C波段可調(diào)的重復(fù)頻率通信應(yīng)用,這種鎖模激光器還可在波分復(fù)用光纖通信網(wǎng)絡(luò)中用作多波段光源。由于這種半導(dǎo)體可調(diào)多波段激光器能提供光學(xué)梳狀濾波功能,且信道間隔范圍極寬：100～3.125GHz,因而可大量地減少目前WDM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所用的普通分布反饋半導(dǎo)體激光器光源,大大地簡化WDM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。由于目前的WDM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是在按國際通信聯(lián)盟（ITU）柵格上的精確位置采用多波段建立的,因而對系統(tǒng)建立的空間限制成本和性能都提出了很高的要求。而模式鎖定半導(dǎo)體激光器能產(chǎn)生脈沖重復(fù)頻率精確分開的高質(zhì)量信道梳,只要用一個(gè)這種鎖模半導(dǎo)體激光器便可代替許多個(gè)目前在WDM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所使用的分布反饋激光器。這種激光器使目前WDM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有可能實(shí)現(xiàn)用單光源取代多光源的簡化方案,這不僅簡化了WDM通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),而且對降低系統(tǒng)成本十分有利,進(jìn)而把WDM通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用從都市網(wǎng)絡(luò)、接入接出網(wǎng)絡(luò)、測量和測試設(shè)備與便攜式野外測試設(shè)備等的應(yīng)用擴(kuò)展到新的應(yīng)用領(lǐng)域,如超連續(xù)譜的產(chǎn)生、頻率測量、超精細(xì)的分布WDM等,還可從激光
光譜與時(shí)間特性獲得許多有益的應(yīng)用。
t'rN7.d d,b4q&^ X8 激光器的模式鎖定工作
ZgP%sF 4Z( #;9f ---時(shí)域應(yīng)用中的鎖模激光器輸出功率是一種連續(xù)系列的品質(zhì)脈沖,圖1示出的是一個(gè)鉺玻璃鎖模激光器的輸出光脈沖頻率,其工作波長為1535nm,重復(fù)頻率為25GHz,周期為40ps,脈沖寬度約為4ps。一般說來,激光器的頻率模式由一個(gè)C/2L的無光譜區(qū)分隔開,這里的L表示激光器的腔長,激光器的工作常常是多模的,其模式隨時(shí)間的變化是隨機(jī)性的。顯然,這種變化會(huì)引起激光器的輸出光強(qiáng)度發(fā)生隨機(jī)性的起伏變化,從而導(dǎo)致模式間的相互干涉和模式競爭,這會(huì)降低激光器輸出的穩(wěn)定性和相干性能,因?yàn)橐粋�(gè)穩(wěn)定和相干工作的連續(xù)波激光器通常只以一個(gè)激射模式工作。
$zM shLT Y$ ys4X ---這種模式鎖住是靠強(qiáng)加模式相位,保持模式彼此間的恒定值的方式產(chǎn)生穩(wěn)定和相干脈沖激光。因此,這些模式都是相干密合的�；ｆi住導(dǎo)致出現(xiàn)一種周期系列的光脈沖,其周期為無光譜區(qū)距離的倒數(shù)。這種脈沖周期就是2個(gè)連續(xù)到達(dá)腔體端面反射鏡面脈沖間的間隔。而模式的頻率間隔和脈沖重復(fù)頻率間存在著一種固體的關(guān)系。換言之,這種定時(shí)脈沖梳的傅里葉變換是一種頻率或波長梳,這種能力正是使鎖模激光器能夠作為多波段激光光源的關(guān)鍵因素。
<Kd(fFe qN)y-N.LI( ---當(dāng)以等于間模頻率間隔的頻率對激光器的損耗加以調(diào)制時(shí)產(chǎn)生鎖模工作。
YAr6 cl 要對此現(xiàn)象進(jìn)行解釋一種途徑是設(shè)想在激光器腔體內(nèi)有一個(gè)只在短間隔時(shí)間內(nèi)周期打開的光閥。這種激光器只能在該脈沖精確地與打開光閥的時(shí)間重合時(shí)才工作。在該腔體工作的脈沖要求其工作模式應(yīng)是鎖相的,當(dāng)模式相位趨于偏離其理想的鎖模值時(shí),光閥將會(huì)對隨脈沖增強(qiáng)的強(qiáng)度尾隨脈沖進(jìn)行修正。因此,腔內(nèi)的快光閥具有連續(xù)修復(fù)鎖模條件的作用。由于這種鎖模激光器以脈沖重復(fù)頻率工作,其所需脈沖寬度要比機(jī)械閥門能提供的性能好得多。實(shí)現(xiàn)模式鎖定對激光器腔體內(nèi)的損耗加以調(diào)制的途徑有兩種：一是有源調(diào)制,另一種是無源調(diào)制途徑。
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